JPS61105856A - 耐火金属けい化物/ポリサイド構造体及びその製造方法 - Google Patents

耐火金属けい化物/ポリサイド構造体及びその製造方法

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JPS61105856A
JPS61105856A JP18059585A JP18059585A JPS61105856A JP S61105856 A JPS61105856 A JP S61105856A JP 18059585 A JP18059585 A JP 18059585A JP 18059585 A JP18059585 A JP 18059585A JP S61105856 A JPS61105856 A JP S61105856A
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refractory metal
metal silicide
silicide layer
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ロバート・ラジヨス
マイナス・タニーリアン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、一般的には、集積回路(以下、「IC」とも
云う。)相n接続技術に関し、より詳1゜く云うど、ポ
リ→Jイド(polyCidO)構造に関する。
[従来技術及び発明が解決しようどする問題貞]集積n
路は、特定の回路1大能を発揮するために互いに接続さ
れhUればなら41い数多くの能動及び受動素子からな
る。現時魚で【、し、多結晶v1シリコンは、相方接続
技術においで使用される主な材tlの1゛)で・・ある
。集積回路のりイズは、特徴リイス(Featur(!
5ilO)のMl l応1 ’+jる減少とともに増加
しくいろσ)で・、ポリシリコンを相r7接続に使IT
I−Jるど、ポリシリコンの高い抵抗子のIこめに、回
路のスピードに制限が加えられる。多結晶I11シリ]
ンを抵抗子のもつと低い代替材II ′c置き換える試
みが(j−さ、l″II5:結T、TC絹立T稈に人き
イ1変化が規ねトL/こ3.多結晶P1シリニ1ンの−
L面に直接耐火t’1けい化企属ろ・載置して19合層
を形成り−るど相?−/接続体の抵抗線′が減少し、か
−)、現イ〔のIC技術と適合し10ることがわか−)
だ1゜Tl、! イl’:、 a)I Cを支術どσ)適合性の1つの1
:5 t;L 、 ri4火lJい化♀届/′ポリシリ
ー1ン複合構造体の1部に酸11−1りjを71長さ1
!ることがて・きるどい)ことである。
l・にある/、−−1〜酸化物の信頼1’■−1,、こ
れらの耐火()い化金属/ポリシリー1ン構造体の酸化
にに際し1(11″)れる(−とが知られている。この
酸化処理は、女献に広・(報;liざFtηいる[例え
ば、ニス・ピー・ムラルカ(SP、t4urarka)
 ’Q7、r −、’ IJ IJ −i’ 7’ ・
7A−・f了1ル1ス)ノイ・ラノブリケイシ51ンス
゛」(”5ilicirles for VIST A
ppHCil目ons ” ) 、−r−−ピー(八p
)、ニニ]−ヨーク、 1983年内照)。ここ゛C1
C2H4こついて説明−りるど、ポリリイド横光体の酸
化処理は、Si原子10を上にあるポリシリ−lン層1
2からcノい化物14を介し−C1面へ拡散さ【」、大
気中のM素と艮応さVて二酸化シリ:1ンを形成するこ
とにより行41わねる。酸化は、乾燥した02含右雰囲
気及び湿った02含有雰囲気の双方で行なうことができ
る。
(−Jい化タングステン/ポリシリコン構造体を酸化す
ると、下のポリシリ丁1ン層に空隙が形成されることが
認められている。この問題LL 、先ず、構造体を酸化
する前にアニール(annealing) することに
より、これJjで゛(−14尾」、く対処されてき1.
:。
本発明者は、けい化チタン/ポリシリコンの同様な構造
体を酸化したところ、第2図に示づj、うに、けい化チ
タン18は、不均一な態様でポリシリニ1ン層20に浸
透し、ポリシリコン層20にけい化チタンで満たされた
孔22を形成することを見出した。けい化タンゲスチン
に関して上記し1.:技術ど同4.’& !’f ’j
’二〜ル技術を施しU b、問題は除去されイ「か−)
ノ、−1゜ 本発明者によれば、()い化チタンがポリシリコン九η
2001・にilする酸化物層24ど参照番目23(η
、弓」、″)IJii’−11fi 4tx剛17.J
るど、誘電界強曵を低下(\1jることにJ、す、酸化
物層の信頼f1を損<、rうごとが見出され)、−ので
゛、このピッティング(pil、ting)は名しく望
;l: シ< ’、’iい。M OS l・ランジスク
におい(【L、グーl−酸化物と呼ばれる、この酸化物
上層【、1.1・〉レジメタ48造体の重要な素子であ
り、このゲート酸化物の俗信1111の低下は、1−ラ
ンジスタ仝体の1、−、’ !イ+ l’lの低下をも
たらすことにイLる。
1問題r:Uを解決り−るICめの1段1本発明1:I
la 4fM IJ耐火金属LJ イ化物(r (! 
f r a CI Or Vm(′、tal 5ili
citlc)/;l:リリイド構茄体を形成する方法に
関1する。ポリ1ノイドは、基板にポリシリコン層を載
tr’71y、耐火金属けい化物層をポリシリニ」ンK
・1の1に並置しIこ措)1′!の複合構造体である。
この方法(,1、ポリシリ−D4?を形成する工程ど、
ポリ= 9− シリコン層の上に9912層を形成り−る]−稈ど、9
912層の上に耐火金属りい化物層を形成する工程どを
備えて(2す、けい化物層の形成どシリ−1ン層の形成
どを坦揚で同時に行f、rうようにした構成に係るもの
である。好:fl: L、い実施例にA5いてtよ、耐
火金属けい化物は(]い化ヂタンである。
本発明の目的は、下層のシリ−コンの不均一な’d!i
耗を引き起Jことなく、酸化することができる耐火金属
けい化物/ポリリイド構造体を提供することにある。
本発明の別の目的は、下層の絶縁体の電弄強亀を損なう
ことのない耐火金属けい化物/ポリサイド構造体を提供
することにある。
本発明の別の[1的は、ポリシリコン層の肉厚を極力小
さくしてポリ1ノイドの薄膜による被覆−「稈を改善す
ることができる、酸化可能の耐火金属t)い化物/ポリ
サイド構造体を提供することにある。
本発明のト記しjこ及び他の目的と利点は、実施例の詳
細とともに、以下の配戟から充分に理解されるものであ
る。
1実施例1 第3図は、本弁明の実施例を示寸が、この実施例(1,
1、ポリシリ−11ン層25が、低圧化学蒸6(IX 
’F、[IPCvIllと1)云う。)法により基板2
6に肢¥′1されている。次に、ポリシリコン層25+
J、’)I 1シ塩化リン(POC,+2.+)拡散ト
ーヒンノjンノ、により、N→をドーヒ°ングーリ−る
。、POCρ3117、敗ドーピング法は当業者に周知
であり、−[イ・lス−グローブ(^、S、l’1rQ
VO) 8、ワイリー(Wiley)発1jの1−フィ
シ・ソクス・アンド・テクノ[1ジー・A−1−レミー
Iングクター・デバイシズ](pHysics  ;+
nrl  Technology  of  Su+1
conductorDOviceS) (1!16フイ
[)に記載され−Cいる。I約500Aングス1−[1
−ムのシリコン圓28がポリシリコンiの−に面にスバ
ツリングされる。本発明では、シリ−12層を形成IL
 i、=直後に、耐火金属(′Jい化物1f1jl O
が同じシステムにおいて真空を10なうことイ1く、シ
リコン層28にスパッタリング被着される。次(に、こ
の1j7られた構造体を酸化して酸化物層32を形成リ
−る。、 tirましい実施例においては、酸化に先立
ち、筒中な現場rのfin−situ)アニールを行な
うことが望ましい。
耐火金属けい化物を下のポリシリコン層へ直1g被着す
るど、ポリ9912層の不均一なd′1耗を来たす。こ
れが起る機能は明らかではなく、完全(ごは解明されて
いない。しかしながら、これt:11、ポリシリコンの
被着どlJい化チタンの被着との間で必要とされる処理
T稈の結里、ポリ9912層どその次の耐火金属けい化
物層との間でシリコンの拡散障壁層が形成されることに
J:るものと者えられる。本発明方法においCは、ポリ
9912層の上面に被着したシリコン層は、耐火金属け
い化物の被着に先立って、望ましくない汚染に暉される
ことはない。これにより、耐火金属けい化物/ポリサイ
ド構造体の酸化において、下のシリニ1ン層からのシリ
コンの均一4丁消費が行なわれる。
シリコンの均一なyt費が、本発明の方法による酸、化
の際に可能になるということは、シリコン拡散障壁層が
存在しないということを示すものである。けい化チタン
が耐火金属t−Jい化物どして使用さ¥lろことがOf
ましい実施例に1f−3いては、下のポリツリ−1ン層
が均一(こ旧情されることが11口こ重要′Cある。こ
れL丁L 、 iJい化チタンが=、酸化けい素と接触
りるとさに、7″1M化けい克の電界強僚を低下さ1!
ること(L−なるので重要Cある1、二酸化けい素は、
M OS l・ランンスタのグーl−酸化物を形成する
のに使用され、グー1〜酸化物の電W強mが低下・Jる
ど、M OS l・ランジスタの+11能を劣化ざ1!
−ることにイ1イ)、1 これJ、((l、本発明が解決しJ、うどするシリコン
の不均一・’、−Cf肖耗の問題にJ:す、ポリシリコ
ン下)i?+ 4.1比較的厚肉に1することが必要と
されていた。
このJ、う(、肉19の比較的大きいIQとでることは
、しJい化物が下のシリコン病をスパイク(Sl’li
king)叩lう(i2’−)lτ1.′1さ、下の二
酸化シリコン層と抵触?するのを防11−りるために必
要とされる。これは、このJ、うイ1“スパ、イク1ま
、酸化物の電W強mを望ましく<’fい稈麻まで低下さ
け−るからである。不均一なシリーコンの消耗が起る1
に一層の方法によると、下のシリコン層の肉厚は300
0乃至5000Jングス1〜[1一層の範囲にしなtJ
ねば<’Lらイ↑い。本発明の方法によれば、この肉厚
は、500乃至1500オンゲス1〜ロームの範囲まで
少なく号ることができる。
本発明は、先行技術からは得られない2つの顕著な利点
を発揮することができる。第1の利点ト[、ポリサイド
がある一定の肉厚である場合には、ポリシリコンに対す
る【jい化物の肉厚の比率が人さくなると、1すられる
ポリサイドの抵抗率が低下り−るということである。こ
れが望ましいのは、IRられる回路(reslllti
no circu目)の速度を、PC時定数を減少さ0
ることにより増加させるからである。第2の利点は、ポ
リサイドの抵抗率が一定の場合には、ポリ9912層の
肉厚を一層小さくすることができるので、一層薄肉のポ
リサイド構)古体を使用することがでるということであ
る。これは、ポリサイド構造体のステップの高さを小さ
くすることができ、かつ、後続の府にJ:るこの層の保
護を改良することがC・きるという点で、望j!シい。
更に、これは、ROMの!J造の場合のような、ポリサ
イド構造体へのイオン注入が所望される用= 14− 途においl’ t〕望Jしい。
l」い化タンゲスーjン/ポリリイド構造体の場合に(
,1、酸化しJ、す+のポリシリコンに空隙が形成され
ることが知らt′+でいる。この空隙の形成があると、
シリ:コン)ν膜が不連続となり、M OSトランジス
タ’1.+It’lを旧イ」′うことに4Tる。これに
対し、本発明(に1れば、下のシリニ]ン層が均一に)
1費され、シリ−1ン絋散障壁層の形成が防]1される
結T、この、1、−)41空隙q)形成が起らない。
けい化チタンに関する上記記載(,11、けい化タンタ
ル/ポリリイド構造体及びけい化モリブデン/ポリサイ
ド構造体についても適用されるしのである。
る。
以下、本発明を、実験例により更tこ説明−りるが、本
発明は、これらの実験例にJ:り限定されるものではな
い3゜ [実験例] 実験例において(,1、ポリシリコン層をIPcVD法
により620 ”(Eで゛11本板に被着した。次に、
通常のPOCρ3拡11(ドーピング法を使用しで、ポ
リシリ]ン層にN十をドーピングした。ドーピングT桿
の後、ドーピング処理したポリシリコン層を化学的に清
浄にし、スパッタリング被着系に置いた。
500オングストロームのシリコン層をポリシリコン層
の上にスパッタリング被着させた。シリコンの被着直接
に、真空を損うことなく、けい化チタンを、Ti3i 
  の複合ターゲットがらシリ]2.2 ン層の上に1500オンゲス]・ロームの厚さにスパッ
タリングさせた。スパッタリング被着は、系を10−7
トール(torr)の真空圧まで減圧し、次に系の圧力
を超高純度アルゴンで3ミクロンにした。シリコンター
ゲットは、被着に先立ち、1500ワツ1〜の電力で3
0分間予備スパッタリングを行なった。
けい化チタンのターゲットは1キロワツ]・の電力で3
0分子備スパッタリングを行なった。
好ましい酸化においては、けい化チタン/ポリサイド構
想体を、900℃の温度において、窒素中で5分間、次
に、乾燥酸素中で30分間の条イ′1で、アニールと酸
化を行なった。
下のポリシリコン層の肉厚を、500オンゲス1〜[1
−への段階で、げ[1から3000オンゲス1へローム
まで変化さけて、本発明の方法により803 mlンデ
ンリを形成した。別の803 ]コンデンサを、けい化
チタンを下のポリシリコンに直接スパッタリングさけで
形成し、対照とした1、2つの被着後処理を、形成した
]ンデンリに対し行なった。即ち、1つは30分間窒素
中でアニールを行なっjこもので、もう−7jは、90
0℃で5分間アニールしてから、乾燥M素中で30分間
酸化号るJ〕のであ−)/:: o本発明に、1、っ−
く形成さねlこ]ンデンリと対照コンデンサの双方ども
、これらの処理を施こした。
]]ンーf′ンの酸化物の誘電界強度(dielect
oricfieltl strength)lま、1マ
イク[1アンペアの電流 。
が測定されるまで、]ンfンサに電圧の勾配をか ・L
Jる( r a Ill p )ことにより測定した。
これらの測定の結果を第1図に示すが、第4図は、ポリ
シリコン層の肉厚の関数どして酸化物の電界強さをブロ
ワ1〜したt)のである。900℃で30分間アニール
処理した場合には、対照1ンデンリ−と本発明の=]ン
ア′ン1フのいずJl、 ’l)、同様な結果を示した
が、これは参照番号34で示しである。ポリシリコンの
下層がない場合には、誘電界強さは、けい化チタンと下
層の酸化物との間の相互作用により、2のファクタ(f
actorlだ【)減少した。しかしながら、下のポリ
シリコンが500Aングス1〜ロームの薄層である場合
には、酸化物の電界強さは、元のlii:l:で戻った
。本発明tこより形成された]ンデン号もλ1照のコン
デンサも、下層からのシリコンの拡散が不活性雰囲気で
のアニール処理の際に必要とされなかったという事実に
おいては同様であった。
酸化の場合には、本発明の方法によって形成された]ン
デンリけい第4図において36で示t 、J:うに、下
のシリコン層からの均一なシリコンのil’1° 費に
より、不活ゼ1雰囲気でアニール処理した]ンデンサど
は変化がなかった。これに対し、けい化チタンを下のポ
リシリコン層に直接載置することにより形成した対照コ
ンデンサは、第4図において38で示すように、ポリシ
リコンの下層が約2000オングストロームの厚さにな
るまで、下の酸化物の全電界強度を回復しなかった。こ
れは、下のシリロン層の不拘・なシリコンの消↓Lによ
るもの(パ、けい化・1りがトの酸化物層と接触してい
た。
1効床1 数十の、J:う【こ、本発明は、下層のシリコンの不拘
−lj消耗を引起こJ゛ことが<r <、下層の絶縁体
の電W強[σを11℃下さけることがシ1く、1.かも
ポリシリコン層の肉厚を極力小さくJることができると
いう優れ!、二効Tを奏1する0のである。
1、回向の簡単イ」〜説明 第1図は面1\J(金属けい化物/ポリリイ1:構造体
の酸化機構をポリ−概略31明図、第2図(,1酸化に
際l〕1ノい化チタンが土層のポリシリコン1こ不均一
に1p入1するIC!午を示り一概略図、第3図は本発
明の実施例を示・1(ハ(略説明図、第4図は本発明の
方法を使用しlζ揚含と1φ川しなかった場合にお(J
る下層のポリシリ丁1ン層の肉厚の関数としてのグー1
〜M化物の相ス・1的宙W強(きを示C」グラーノ図で
ある1、10・・・Sil?j了、12・・・ポリシリ
コン、14・・・けい化物、16・・・4−面、1B・
・・(3い化チタン層、20・・・ポリシリコン層、2
2・・・孔、23・・・直接18触部、24・・・酸化
物層、25・・・ポリシリコン層、26・・・基板、2
8・・・シリロン層、30・・・耐火金属けい化物關、
32・・・酸化物層1゜= 20−

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリコン基板と、 該シリコン基板の上に形成した二酸化けい素層と、 該二酸化けい素の上に形成したポリシリコン層と、 該ポリシリコン層の上に形成したシリコン層と、該シリ
    コン層の上に形成した耐火金属けい化物層と、 該耐火金属けい化物層の上に形成した酸化物層とからな
    る耐火金属けい化物/ポリサイド構造体。
  2. (2)前記耐火金属けい化物層はけい化チタン層である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の構造体
  3. (3)前記シリコン基板は、前記二酸化けい素がゲート
    を形成して前記構造体が8乃至10MV/cmの電界強
    度のゲート酸化物構造を有するMOSトランジスタとな
    るように、前記二酸化けい素層に隣接しかつこれから伸
    びるドーピングされたソース及びドレイン領域を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の構造体
  4. (4)前記構造体はMOS構造体であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の構造体。
  5. (5)ポリシリコン層を形成する工程と、 前記ポリシリコン層にシリコン層を形成する工程と、 前記シリコン層に耐火金属けい化物層を形成する工程と
    を備えてなり、前記けい化物層の形成と前記シリコン層
    の形成はいずれも現場で行なわれることを特徴とする耐
    火金属けい化物/ポリサイド構造体の製造方法。
  6. (6)前記耐火金属けい化物層はけい化チタン層である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の方法。
  7. (7)前記耐火金属けい化物層はけい化タングステン層
    であることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の
    方法。
  8. (8)前記耐火金属けい化物層はけい化モリブデン層で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の方
    法。
  9. (9)前記耐火金属けい化物層はけい化タンタル層であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の方法
  10. (10)前記ポリシリコン層は低圧化学蒸着により前記
    ポリシリコン層を基板に被着することにより形成される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の方法。
  11. (11)前記ポリシリコン層はPOCl_3の拡散によ
    りN^■がドーピングされていることを特徴とする特許
    請求の範囲第10項に記載の方法。
  12. (12)前記シリコン層はスパッタリングにより前記ポ
    リシリコン層に形成されることを特徴とする特許請求の
    範囲第5項に記載の方法。
  13. (13)前記シリコン層は50乃至1000オングスト
    ロームの厚さの膜を形成するようにスパッタリングされ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第12項に記載の方
    法。
  14. (14)前記シリコン層は400乃至600オングスト
    ロームの厚さの膜を形成するようにスパッタリングされ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第12項に記載の方
    法。
  15. (15)前記シリコン層はドーピング処理されていない
    ターゲットからスパッタリングにより形成されることを
    特徴とする特許請求の範囲第12項に記載の方法。
  16. (16)前記シリコン層はドーピング処理されたターゲ
    ットからスパッタリングにより形成されることを特徴と
    する特許請求の範囲第12項に記載の方法。
  17. (17)前記シリコン層は前記ポリシリコン層の上に低
    圧化学蒸着により形成されることを特徴とする特許請求
    の範囲第5項に記載の方法。
  18. (18)前記シリコン層はドーピング処理されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第17項に記載の方法。
  19. (19)前記耐火金属けい化物層はスパッタリングによ
    り前記シリコン層に形成されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第12項に記載の方法。
  20. (20)前記耐火金属けい化物層は500オングストロ
    ーム乃至1ミクロンの肉厚を有するけい化チタン層であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第19項に記載の方
    法。
  21. (21)前記耐火金属けい化物層は1000乃至250
    0オングストロームの肉厚を有するけい化チタン層であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第19項に記載の方
    法。
  22. (22)前記耐火金属けい化物層は低圧化学蒸着により
    形成された500オングストローム乃至1ミクロンの肉
    厚を有するけい化チタン層であることを特徴とする特許
    請求の範囲第17項に記載の方法。
  23. (23)前記耐火金属けい化物層は低圧化学蒸着により
    形成された1000乃至2500オングストロームの肉
    厚を有するけい化チタン層であることを特徴とする特許
    請求の範囲第17項に記載の方法。
  24. (24)ポリシリコン層を形成する工程と、前記ポリシ
    リコン層にシリコン層を形成する工程と、 前記シリコン層に耐火金属けい化物層を形成する工程と
    、 前記耐火金属けい化物層に酸化物層を形成する工程とを
    備えてなり、前記けい化物層の形成と前記シリコン層の
    形成は、いずれも現場で行なわれることを特徴とする耐
    火金属けい化物/ポリサイド構造体の製造方法。
JP18059585A 1984-08-20 1985-08-19 耐火金属けい化物/ポリサイド構造体及びその製造方法 Pending JPS61105856A (ja)

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